第02讲 化学反应中的热（寒假预习讲义）高一化学苏教版

第02讲 化学反应中的热 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（6大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.能正确表示化学反应中热的释放与吸收。 2.能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化。 3.能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化。 4.能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题。 第1课时 放热反应和吸热反应 一、放热反应和吸热反应 1．化学反应过程中能量转化形式 化学反应中不仅有物质的转变，同时还伴随着能量的变化。化学反应中比较常见的是化学能与热能、电能、光能等的互相转化。 2．放热反应与吸热反应 （1）本质 ①化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。 ②断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，吸收的能量与释放的能量不相等。 ③化学反应一定伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化，吸热或放热。 （2）特征 ①质量守恒定律：化学反应前后物质的总质量保持不变。 ②能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同。2．放3．实验探究热反应和吸热反应 实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象 实验操作 实验现象 有气泡产生；用温度计测量，温度升高 闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状 实验结论 该反应产生气体，放出热量 该反应产生NH3和H2O，吸收热量 化学方程式 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 结论 化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。 4．常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 【温馨提示】有关放热反应和吸热反应理解的三个“不一定” ①放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应在常温下就能发生。 ②需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 ③放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 二、 热化学方程式 1．概念：能表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。 2．意义：不仅表明反应中物质变化，也表明反应中能量变化。 如：C(s)＋O2(g)==CO2(g)　ΔH＝－393.6 kJ·mol－1 1 mol C(s)与1 mol O2(g)完全反应生成1 mol CO2(g)放出393.6 kJ热量 3．书写——“三字诀” 【温馨提示】判断热化学方程式的正误需要注意的问题： ①需注明反应温度和压强 (如不注明条件即指: 25℃ 1.01×105Pa) ②ΔH标在方程式右边，空格隔开。放热反应为“－”；吸热反应为“＋” (“＋”可省略)。单位kJ·mol－1，数值与反应式中的系数成比例，如果计量数加倍，则ΔH也加倍。 ③当反应向逆向进行时，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。 ④化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。化学计量数改变，ΔH的数值要相应改变。 ⑤必须注明反应物和生成物的聚集状态，g、l、s、aq不同，ΔH不同。 第2课时　化学反应中的能量变化 一、化学反应中的能量变化 1．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 （1）化学反应与能量 化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 （2）化学反应中能量变化的原因（宏观角度） 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 ①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。 ②吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。 或 或 2．化学反应的能量变化与化学键键能的关系 （1）共价键的键能：共价键的键能是指断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越牢固。 （2）化学反应中能量变化的原因（微观角度） 物质发生化学反应时，断开化学键时需要吸收能量，形成化学键时需要放出能量。化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应过程吸收能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，反应过程放出能量。 （3）利用键能估算化学反应的反应热：ΔH＝反应物断开化学键吸收的总能量—生成物形成化学键放出的总能量 如：已知氢气在氯气中燃烧生成氯化氢旧键断裂和新键形成时能量的变化如下图所示： 化学键 断裂或形成1mol化学键时能量变化 反应中能量变化 Cl—Cl 吸收243kJ 共吸收679kJ H—H 吸收436kJ H—Cl 放出431kJ 共放出862kJ 则H2＋Cl2==2HCl反应放出862kJ -679kJ =183kJ热量，即氢气在氯气中燃烧生成氯化氢的热化学方程式为：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183kJ/mol 【温馨提示】①破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高； ②形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低。 二、燃料燃烧释放的能量 1．燃料的热值 热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。 物质 天然气 石油 煤炭 氢气 甲醇 热值／kJ·g-１ 约56 约48 约33 143 23 【温馨提示】常见的燃料中，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。 2．化石燃料燃烧对环境的影响 （1）化石燃料燃烧对环境的影响 ①煤等化石燃料燃烧常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物质的排放，污染空气。 ②SO2、氮氧化物(NOx)能导致酸雨，造成环境污染。 ③燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 （2）解决化石燃料对环境影响的方法 ①节约现有能源，减少作为燃料的化石能源（煤和石油）的开采和使用。 ②利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。如煤的气化、液化等。 ③开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 【温馨提示】常见能源与新型能源 ①常规能源：煤、石油、天然气等能源，称为常规能源。 ②新型能源：新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括：太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。 ③重点开发的能源：太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 3．氢燃料的应用前景 （1）氢燃料的优、缺点 ①氢气的热值高。 ②燃烧产物是水，不污染环境，是一种洁净能源。 ③密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。 （2）氢燃料面临的问题和解决方法 ①制氢和储氢是氢燃料大规模使用面临的课题。 ②将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。 ③贮氢合金是解决氢气贮存问题的新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物。 【温馨提示】我国是非常依赖化石燃料的国家，尤其是煤，它在我国的能源消费结构中占据了相当大的比例，约为60%，远高于世界平均水平（约27%）。不仅对环境的破坏非常严重。而且，燃料使用效率不高。 三、太阳能及其应用 1．太阳能的转化 （1）植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光—生物质能转化：6H2O+6CO2 C6H12O6+6O2。 （2）动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。 淀粉、纤维素水解：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 葡萄糖氧化：C6H12O6 (s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g) ΔH＝-2806kJ·mol－1 2．人类直接利用太阳能的方式 （1）光—热转换 基本原理：利用太阳辐射能加热物体获得热能。 （2）光—电转换 ①光—热—电转换：利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 ②光—电直接转换：利用光电效应，将太阳能直接转化为电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池。 【温馨提示】太阳能及其应用 实例 能量转化方式 直接利用 光合作用 光能转化为化学能 太阳能热水器 光能转化为热能 太阳能电池 光能转化为电能 光解水制氢气 光能转化为化学能 间接利用 化石燃料 太阳能间接转化为化学能 教材习题02 某反应A + B==C + D的能量变化如右图所示，下列说法中正确的是（ ） A. 该反应为放热反应 B. 该反应为吸热反应 C. 反应物的总能量高于生成物的总能量 D. 该反应只有在加热条件下才能进行 解题思路 本题考查放热反应和吸热反应与物质能量的关系。由能量变化图可知，生成物的总能量大于反应物的总能量，则该反应为吸热反应，A、C错误，B正确；放热反应和吸热反应与是否需要加热的反应条件无直接关系，有的放热反应也需要在加热条件下才能发生，如煤的燃烧等，故D错误。 【答案】B 教材习题03 氢能是最具前景的清洁能源之一，目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知：2H2(g) + O2(g) =2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ·mol-1 。下列说法错误的是 （ ） A. 1 mol H2O(l)分解制得1 mol H2需要吸收571.6 kJ的能量 B. 氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 C. 贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点 D. 利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段 解题思路 本题考查新型能源及利用。根据题给信息可知，该反应正向为放热反应，逆向水的分解则为吸热反应，1molH2O分解，吸收571.6/2kJ的热量，A错误；氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 ，B正确；氢气密度小，熔点低，难液化，贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点，C正确；水分解生成H2和O2需要吸收大量的能量，利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段。D正确。 【答案】A 核心考点一：吸热反应和放热反应的判断 【例1】下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是（ ） A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多 B．Mg与盐酸的反应属于放热反应 C．能量变化是化学反应的基本特征之一 D．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时从环境吸收能量 核心考点二：化学反应中能量变化的原因解释 【例2】已知反应 A＋B===C＋D 的能量变化如图所示，下列叙述正确的是( ) A．A 的能量一定低于 C 的能量，B 的能量一定低于 D 的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量一定小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．A 和 B 的总能量一定低于 C 和 D 的总能量 核心考点三：化学反应中的能量变化图像与应用 【例3】某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．两步反应均为放热反应 B．A与C的能量差为 C．A→B的反应一定需要加热 D．三种物质中C最稳定 核心考点四：热化学方程式的书写及正误判断 【例4】N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程中正确的是（ ） A．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=−534kJ·mol−1 B．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=+534kJ·mol−1 C．N2H4+O2==N2+2H2O    △H=−534kJ·mol−1 D．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=−133.5kJ·mol−1 核心考点五：化学键与能量变化 【例5】N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．通常情况下，NO比N2稳定 B．NO(g)的总能量小于N2(g)和O2(g)的能量总和 C． N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H=+180kJ/mol D．断开1mol NO(g)中化学键需要放出632 kJ能量 核心考点六：燃料、能源与环境保护 【例6】下列说法不正确的是（ ） A．晶体与晶体的反应是常见的吸热反应 B．化学反应必然伴随能量变化，原因是化学反应中旧键断裂所吸收的能量与新键生成所释放的能量不相等 C．一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨比金刚石稳定，等质量的金刚石和石墨完全燃烧石墨释放的能量更多 D．太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能都属于新能源 【基础练】 1．下列变化中，既属于氧化还原反应又属于吸热反应的是（ ） A．灼热的碳与二氧化碳反应 B．铝和盐酸反应 C．酸碱中和反应 D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应 2．关于化学反应热效应的叙述中，正确的是（ ） A．放热反应在常温下就一定很容易发生 B．放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量 C．碳的燃烧反应是吸热反应 D．凡是需加热方能进行的反应一定是吸热反应 3．2023年1月1日起，中国石化将在全国推广实施VIB(国六B)车用汽油质量标准。下列说法和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施不相符的是（ ） A．改善空气质量 B．加快打赢“蓝天保卫战” C．降低汽车性能 D．有害尾气排放明显增加 4．1868年狄青和洪特发现了用空气中的氧气来氧化氯化氢气体制取氯气的方法：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。化学反应与能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．若H2O为液态，则生成物总能量将变大 C．4HCl(g)和O2(g)总能量高于2Cl2(g)+2H2O(g)的总能量，反应时向环境释放能量 D．断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学键所释放的总能量 5．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ） A．2CH4（g）＋4O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol-1 B．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol-1 C．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝-890kJ·mol-1 D．CH4（g）＋O2（g）＝CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝-890kJ·mol-1 6．下图是1 mol 与1 mol CO反应生成1 mol 和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是（ ） A．反应放出的能量为 B．反应放出的能量为 C．反应吸收的能量为 D．反应吸收的能量为 7．氢能是最具前景的清洁能源之一，目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知：2H2(g)+ O2(g)=2H2O(1) ∆H=-571.6kJ·mol-1。下列说法错误的是（ ） A．1mol H2O(l)分解制得1molH2需要吸收571.6kJ的能量 B．氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 C．贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点 D．利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段 8．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，生成2molHI(g)反应放出热量akJ，已知(a、b、c均大于零)，下列说法正确的是（ ） A．反应物的总能量低于生成物的总能量 B．断开1molH—H键和1molI—I键所需能量大于断开2molH—I键所需能量 C．向密闭容器中加入2molH2和2molI2，充分反应后放出的热量等于2akJ D．断开2molH—I键所需能量为(c+b+a)kJ 9．如下图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是（ ） A．图a可以表示碳酸钙分解反应的能量变化 B．图b中反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图a不需要加热就能发生，图一定需要加热才能发生 D．图b可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化 10．化学反应中的能量变化是化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： 下列说法正确的是（ ） A．N元素非金属性较强，故通常情况下N2不稳定，易发生化学反应 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ 【提升练】 1．我国向世界郑重承诺力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施不利于实现“碳中和”目标的是 A．持续加大化石能源的开发使用 B．倡导践行节能低碳的生活方式 C．扩大植树造林，增加绿色植被 D．研究二氧化碳的捕集和再利用 2．NO2与SO2之间能发生反应：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H1= -41.8kJ/mol 。标准状况下 SO2(g)+NO2(g)SO3(s)+NO(g) △H2= - QkJ/mol  。下列有关说法正确的是（ ） A．Q<41.8kJ/mol B．增大压强能使SO2全部转化为SO3 C．SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明该反应到达平衡状态 D．标准状况下，该反应中每生成22.4L NO转移电子的数目约等于 3．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是（ ） A．反应生成1molN2时转移4mole- B．反应物能量之和大于生成物能量之和 C．1molN2O(g)和1molNO如图中完全反应放出139kJ能量 D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和 4．由于化石燃料的长期大量消耗，传统能源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法，其反应过程如下： 已知反应1：SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)==2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH<0 反应2：H2SO4(aq) ==SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g) ΔH>0 反应3：2HI(aq)==I2(g)+H2(g) ΔH>0 下列说法错误的是（ ） A．该过程实现了将太阳能转化为化学能 B．该过程降低了水分解制氢反应的活化能，可加快反应速率 C．热化学硫碘循环分解水的总反应为2H2O==2H2↑+O2↑ D．升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大 5．化学反应总是伴随着能量的转化，给世界带来了生机和光明。 （1）冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种作用。 ①制作冷敷袋可以利用 。(填字母) a．放热的化学变化     b．吸热的化学变化      c．放热的物理变化     d．吸热的物理变化 ②某品牌冷敷袋是利用十水合碳酸钠(Na2CO3·10H2O)与硝酸铵在一定条件下反应起作用的，该反应过程中有两种气体产生。反应的化学方程式为 。该冷敷袋的缺点是 。 （2）市场出现的“暖贴”中主要成分是铁粉、炭粉、少量氯化钠和水等，“暖贴”用塑料袋密封，使用时从塑料袋中取出轻轻揉搓就会释放热量，用完后袋内有大量铁锈生成。 ①“暖贴”中炭粉的作用是 。 ②产生大量铁锈的主要原因是 。 （3）氢能是发展中的新能源，与汽油相比，H2作为燃料的优点是 。H2直接燃烧的能量转换率 (填写“高于”或“等于”或“低于”)燃料电池。 6．回答下列问题： （1）为了研究化学反应A+B==C+D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题： ①该反应为______________反应(填“放热”或“吸热”)。 ②A和B的总能量比C和D的总能量___________(填“高”或“低”)。 ③反应物化学键断裂吸收的能量____________(填“大”或“小”)于生成物化学键形成放出的能量。 （2）已知拆开1molH－H键、1molN－H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________。 （3）向1L1mol/L的NaOH溶液中加入下列物质：①浓H2SO4；②稀硝酸；③稀醋酸，恰好完全反应的热效应为△H1、△H2、△H3，则三者由小到大顺序为____________。 （4）丙烷燃烧可以通过以下两种途径： 途径I：C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-akJ/mol 途径II：C3H8(g)==C3H6(g)+H2(g) ΔH=+bkJ/mol 2C3H6(g)+9O2(g)==6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ckJ/mol 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-dkJ/mol(a、b、c、d均为正值) 判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量____(填“大于”、“等于”或“小于”)途径II放出的热量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 化学反应中的热 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（6大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.能正确表示化学反应中热的释放与吸收。 2.能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化。 3.能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化。 4.能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题。 第1课时 放热反应和吸热反应 一、放热反应和吸热反应 1．化学反应过程中能量转化形式 化学反应中不仅有物质的转变，同时还伴随着能量的变化。化学反应中比较常见的是化学能与热能、电能、光能等的互相转化。 2．放热反应与吸热反应 （1）本质 ①化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。 ②断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，吸收的能量与释放的能量不相等。 ③化学反应一定伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化，吸热或放热。 （2）特征 ①质量守恒定律：化学反应前后物质的总质量保持不变。 ②能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同。2．放3．实验探究热反应和吸热反应 实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象 实验操作 实验现象 有气泡产生；用温度计测量，温度升高 闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状 实验结论 该反应产生气体，放出热量 该反应产生NH3和H2O，吸收热量 化学方程式 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 结论 化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。 4．常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 【温馨提示】有关放热反应和吸热反应理解的三个“不一定” ①放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应在常温下就能发生。 ②需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 ③放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 二、 热化学方程式 1．概念：能表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。 2．意义：不仅表明反应中物质变化，也表明反应中能量变化。 如：C(s)＋O2(g)==CO2(g)　ΔH＝－393.6 kJ·mol－1 1 mol C(s)与1 mol O2(g)完全反应生成1 mol CO2(g)放出393.6 kJ热量 3．书写——“三字诀” 【温馨提示】判断热化学方程式的正误需要注意的问题： ①需注明反应温度和压强 (如不注明条件即指: 25℃ 1.01×105Pa) ②ΔH标在方程式右边，空格隔开。放热反应为“－”；吸热反应为“＋” (“＋”可省略)。单位kJ·mol－1，数值与反应式中的系数成比例，如果计量数加倍，则ΔH也加倍。 ③当反应向逆向进行时，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。 ④化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。化学计量数改变，ΔH的数值要相应改变。 ⑤必须注明反应物和生成物的聚集状态，g、l、s、aq不同，ΔH不同。 第2课时　化学反应中的能量变化 一、化学反应中的能量变化 1．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 （1）化学反应与能量 化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 （2）化学反应中能量变化的原因（宏观角度） 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 ①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。 ②吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。 或 或 2．化学反应的能量变化与化学键键能的关系 （1）共价键的键能：共价键的键能是指断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越牢固。 （2）化学反应中能量变化的原因（微观角度） 物质发生化学反应时，断开化学键时需要吸收能量，形成化学键时需要放出能量。化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应过程吸收能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，反应过程放出能量。 （3）利用键能估算化学反应的反应热：ΔH＝反应物断开化学键吸收的总能量—生成物形成化学键放出的总能量 如：已知氢气在氯气中燃烧生成氯化氢旧键断裂和新键形成时能量的变化如下图所示： 化学键 断裂或形成1mol化学键时能量变化 反应中能量变化 Cl—Cl 吸收243kJ 共吸收679kJ H—H 吸收436kJ H—Cl 放出431kJ 共放出862kJ 则H2＋Cl2==2HCl反应放出862kJ -679kJ =183kJ热量，即氢气在氯气中燃烧生成氯化氢的热化学方程式为：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183kJ/mol 【温馨提示】①破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高； ②形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低。 二、燃料燃烧释放的能量 1．燃料的热值 热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。 物质 天然气 石油 煤炭 氢气 甲醇 热值／kJ·g-１ 约56 约48 约33 143 23 【温馨提示】常见的燃料中，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。 2．化石燃料燃烧对环境的影响 （1）化石燃料燃烧对环境的影响 ①煤等化石燃料燃烧常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物质的排放，污染空气。 ②SO2、氮氧化物(NOx)能导致酸雨，造成环境污染。 ③燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 （2）解决化石燃料对环境影响的方法 ①节约现有能源，减少作为燃料的化石能源（煤和石油）的开采和使用。 ②利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。如煤的气化、液化等。 ③开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 【温馨提示】常见能源与新型能源 ①常规能源：煤、石油、天然气等能源，称为常规能源。 ②新型能源：新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括：太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。 ③重点开发的能源：太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 3．氢燃料的应用前景 （1）氢燃料的优、缺点 ①氢气的热值高。 ②燃烧产物是水，不污染环境，是一种洁净能源。 ③密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。 （2）氢燃料面临的问题和解决方法 ①制氢和储氢是氢燃料大规模使用面临的课题。 ②将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。 ③贮氢合金是解决氢气贮存问题的新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物。 【温馨提示】我国是非常依赖化石燃料的国家，尤其是煤，它在我国的能源消费结构中占据了相当大的比例，约为60%，远高于世界平均水平（约27%）。不仅对环境的破坏非常严重。而且，燃料使用效率不高。 三、太阳能及其应用 1．太阳能的转化 （1）植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光—生物质能转化：6H2O+6CO2 C6H12O6+6O2。 （2）动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。 淀粉、纤维素水解：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 葡萄糖氧化：C6H12O6 (s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g) ΔH＝-2806kJ·mol－1 2．人类直接利用太阳能的方式 （1）光—热转换 基本原理：利用太阳辐射能加热物体获得热能。 （2）光—电转换 ①光—热—电转换：利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 ②光—电直接转换：利用光电效应，将太阳能直接转化为电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池。 【温馨提示】太阳能及其应用 实例 能量转化方式 直接利用 光合作用 光能转化为化学能 太阳能热水器 光能转化为热能 太阳能电池 光能转化为电能 光解水制氢气 光能转化为化学能 间接利用 化石燃料 太阳能间接转化为化学能 教材习题02 某反应A + B==C + D的能量变化如右图所示，下列说法中正确的是（ ） A. 该反应为放热反应 B. 该反应为吸热反应 C. 反应物的总能量高于生成物的总能量 D. 该反应只有在加热条件下才能进行 解题思路 本题考查放热反应和吸热反应与物质能量的关系。由能量变化图可知，生成物的总能量大于反应物的总能量，则该反应为吸热反应，A、C错误，B正确；放热反应和吸热反应与是否需要加热的反应条件无直接关系，有的放热反应也需要在加热条件下才能发生，如煤的燃烧等，故D错误。 【答案】B 教材习题03 氢能是最具前景的清洁能源之一，目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知：2H2(g) + O2(g) =2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ·mol-1 。下列说法错误的是 （ ） A. 1 mol H2O(l)分解制得1 mol H2需要吸收571.6 kJ的能量 B. 氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 C. 贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点 D. 利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段 解题思路 本题考查新型能源及利用。根据题给信息可知，该反应正向为放热反应，逆向水的分解则为吸热反应，1molH2O分解，吸收571.6/2kJ的热量，A错误；氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 ，B正确；氢气密度小，熔点低，难液化，贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点，C正确；水分解生成H2和O2需要吸收大量的能量，利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段。D正确。 【答案】A 核心考点一：吸热反应和放热反应的判断 【例1】下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是（ ） A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多 B．Mg与盐酸的反应属于放热反应 C．能量变化是化学反应的基本特征之一 D．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时从环境吸收能量 【答案】A 【解析】A．等量的硫蒸气具有的能量大于硫固体具有的能量，因此等量的硫蒸气完全燃烧时放出的热量多，故A错误；B．活泼金属与酸反应为放热反应，则Mg与盐酸的反应属于放热反应，故B正确；C．化学反应的本质是旧化学键的断裂以及新化学键的形成，断开化学键吸收能量，形成化学键放出能量，则能量变化是化学反应的基本特征之一，故C正确；D．反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应，反应时从环境吸收能量，故D正确；故答案选A。 核心考点二：化学反应中能量变化的原因解释 【例2】已知反应 A＋B===C＋D 的能量变化如图所示，下列叙述正确的是( ) A．A 的能量一定低于 C 的能量，B 的能量一定低于 D 的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量一定小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．A 和 B 的总能量一定低于 C 和 D 的总能量 【答案】D 【解析】A.由图可知该反应为吸热反应，则A与B的总能量小于C与D的总能量，但无法确定A与C、B与D的能量高低，故A错误；B.由图可知该反应为吸热反应，与反应条件无关，该反应可能需要加热，也可能不需要加热，如氢氧化钡晶体和氯化铵反应瞬间完成，是吸热反应，不需加热，故B错误；C.由图可知该反应为吸热反应，则断裂化学键吸收的热量大于生成化学键释放的能量，故C错误；D.反应A+B=C+D为吸热反应，则A和B的总能量一定低于C和D的总能量，故D正确；故答案：D。 核心考点三：化学反应中的能量变化图像与应用 【例3】某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．两步反应均为放热反应 B．A与C的能量差为 C．A→B的反应一定需要加热 D．三种物质中C最稳定 【答案】D 【解析】A．A的能量小于B的能量，说明A→B的反应为吸热反应，B的能量大于C的能量，说明B→C的反应为放热反应，故A错误；B．由图可知A与C的能量差为E4-(E3-E2)，故B错误；C．A→B为吸热反应，不一定需要加热，如氯化铵晶体和氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，不需要加热，故C错误；D．物质的能量越低越稳定，C的能量最低，C最稳定，故D正确；答案选D。 核心考点四：热化学方程式的书写及正误判断 【例4】N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程中正确的是（ ） A．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=−534kJ·mol−1 B．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=+534kJ·mol−1 C．N2H4+O2==N2+2H2O    △H=−534kJ·mol−1 D．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)        △H=−133.5kJ·mol−1 【答案】A 【解析】8gN2H4(g)的物质的量为0.25mol，根据热化学方程式的意义以及热化学方程式的书写方法，则 0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出 133.5kJ热量，则 1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ×4=534kJ的热量，热化学方程式为： N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O (l)    ∆H=-534kJ·mol-1，所以A正确。故选A。 核心考点五：化学键与能量变化 【例5】N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．通常情况下，NO比N2稳定 B．NO(g)的总能量小于N2(g)和O2(g)的能量总和 C． N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H=+180kJ/mol D．断开1mol NO(g)中化学键需要放出632 kJ能量 【答案】C 【解析】A．通常情况下，断开1molN2中的共价键消耗946kJ能量，断开1molNO中的共价键消耗632kJ能量，所以N2比NO稳定，故A错误；B．断键吸收的总能量大于成键放出的总能量，该反应吸热，2molNO(g)的总能量大于N2(g)和O2(g)的能量总和，故B错误；C．焓变=反应物总键能-生成物总键能，N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H=（946+498-632×2）kJ/mol=+180kJ/mol，故C正确；D．断开1mol NO(g)中化学键需要吸收632 kJ能量，故D错误；选C。 核心考点六：燃料、能源与环境保护 【例6】下列说法不正确的是（ ） A．晶体与晶体的反应是常见的吸热反应 B．化学反应必然伴随能量变化，原因是化学反应中旧键断裂所吸收的能量与新键生成所释放的能量不相等 C．一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨比金刚石稳定，等质量的金刚石和石墨完全燃烧石墨释放的能量更多 D．太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能都属于新能源 【答案】C 【解析】A．Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是常见的吸热反应，A正确；B．化学反应中旧键断裂所吸收的能量与新键生成所释放的能量不相等，使得化学反应的过程中伴随着能量的变化，B正确；C．一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明等质量的情况下，石墨所含能量更低，则石墨比金刚石稳定，且等质量的金刚石和石墨完全燃烧，金刚石释放的能量更多，C错误；D．太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能都属于新能源，D正确；故选C。 【基础练】 1．下列变化中，既属于氧化还原反应又属于吸热反应的是（ ） A．灼热的碳与二氧化碳反应 B．铝和盐酸反应 C．酸碱中和反应 D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应 【答案】A 【解析】A．灼热的碳与二氧化碳反应是氧化还原反应，也是吸热反应，A项正确；B．铝和盐酸反应是氧化还原反应，是放热反应，B项错误；C．酸碱中和反应是复分解反应，不是氧化还原反应，是放热反应，C项错误；D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是复分解反应，不是氧化还原反应，是吸热反应，D项错误；故答案选A。 2．关于化学反应热效应的叙述中，正确的是（ ） A．放热反应在常温下就一定很容易发生 B．放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量 C．碳的燃烧反应是吸热反应 D．凡是需加热方能进行的反应一定是吸热反应 【答案】B 【解析】A．放热反应是指反应物的总能量高于生成物的总能量，有些放热反应需要加热才能激活，常温下不一定发生，A错误；B．当反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放出热量，即为放热反应，B正确；C．所有的燃烧都是放热反应，C错误；D．有些放热反应需要加热，比如燃烧，而有些吸热反应不需要加热也可以发生，D错误； 故选B。 3．2023年1月1日起，中国石化将在全国推广实施VIB(国六B)车用汽油质量标准。下列说法和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施不相符的是（ ） A．改善空气质量 B．加快打赢“蓝天保卫战” C．降低汽车性能 D．有害尾气排放明显增加 【答案】D 【解析】A．改善空气质量有利于环境保护，和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施相符，A不选；B．加快打赢“蓝天保卫战”有利于环境保护，和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施相符，B不选；C．降低汽车性能有利于节能环保，和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施相符，C不选；D．有害尾气排放明显增加会增加环境污染，不利于环境保护，和VIB(国六B)车用汽油质量标准实施不相符，D选；答案选D。 4．1868年狄青和洪特发现了用空气中的氧气来氧化氯化氢气体制取氯气的方法：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。化学反应与能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．若H2O为液态，则生成物总能量将变大 C．4HCl(g)和O2(g)总能量高于2Cl2(g)+2H2O(g)的总能量，反应时向环境释放能量 D．断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学键所释放的总能量 【答案】C 【解析】A．图示可知，4HCl(g)＋O2(g)的总能量高于2Cl2(g)＋2H2O(g)的总能量，反应为放热反应，故A错误；B．若H2O为液态，气体变为液体，物质能量减小，生成物总能量将变小，故B错误；C．反应前后遵循能量守恒，4HCl(g)和O2(g)总能量高于2Cl2(g)和2H2O(g)的总能量，反应时向环境释放能量，故C正确；D．图示可知，4HCl(g)＋O2(g)的总能量高于2Cl2(g)＋2H2O(g)的总能量，反应为放热反应，断开旧化学键吸收的总能量小于形成新化学键所释放的总能量，故D错误；故答案选C。 5．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ） A．2CH4（g）＋4O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol-1 B．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol-1 C．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝-890kJ·mol-1 D．CH4（g）＋O2（g）＝CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝-890kJ·mol-1 【答案】C 【解析】A．由题可知，CH4完全燃烧是放热反应，A错误；B．由题可知，CH4完全燃烧是放热反应，B错误；C．0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ热量，所以1molCH4完全燃烧放出890 kJ热量，C正确；D．0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ热量，D错误；答案选C。 6．下图是1 mol 与1 mol CO反应生成1 mol 和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是（ ） A．反应放出的能量为 B．反应放出的能量为 C．反应吸收的能量为 D．反应吸收的能量为 【答案】A 【解析】A．根据图像可知，该反应为放热反应，放出的能量为E2-E1，A正确；B．根据图像可知，该反应为放热反应，放出的能量为E2-E1，B错误；C．根据图像可知，该反应为放热反应，C错误；D．根据图像可知，该反应为放热反应，D错误；故答案为：A。 7．氢能是最具前景的清洁能源之一，目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知：2H2(g)+ O2(g)=2H2O(1) ∆H=-571.6kJ·mol-1。下列说法错误的是（ ） A．1mol H2O(l)分解制得1molH2需要吸收571.6kJ的能量 B．氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点 C．贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点 D．利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段 【答案】A 【解析】A．由热化学方程式计算可知，1mol H2O(l)分解制得1molH2需要吸收285.8kJ的能量，A错误。B．氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点，B正确；C．贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点，C正确；D．利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段，能够节省能源，D正确；故选A。 8．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，生成2molHI(g)反应放出热量akJ，已知(a、b、c均大于零)，下列说法正确的是（ ） A．反应物的总能量低于生成物的总能量 B．断开1molH—H键和1molI—I键所需能量大于断开2molH—I键所需能量 C．向密闭容器中加入2molH2和2molI2，充分反应后放出的热量等于2akJ D．断开2molH—I键所需能量为(c+b+a)kJ 【答案】D 【解析】A.根据题意，氢气与碘单质反应生成碘化氢时，为放热反应，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，故A错误；B.化学反应过程为旧键断裂吸收能量，新键形成放出能量，因为该反应为放热反应，所以断开1molH—H键和1molI—I键所吸收的能量小于形成2molH—I键所放出的能量，而形成2molH—I键所吸收的能量与断裂2molH—I键所放出的能量相等，故B错误；C.因为该反应为可逆反应，所以向密闭容器中加入2molH2和2molI2，充分反应后生成的碘化氢小于4mol，所以放出的热量小于2akJ，故C错误；D.设断开2molH—I键所需能量为x kJ，根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和=b+c-x=-a，解得x= (c+b+a)kJ，故D正确；答案为D。 9．如下图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是（ ） A．图a可以表示碳酸钙分解反应的能量变化 B．图b中反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图a不需要加热就能发生，图一定需要加热才能发生 D．图b可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化 【答案】D 【解析】A．图a中反应物的总能量大于生成物的总能量，图a表示的是放热反应，而碳酸钙分解反应是吸热反应，因此不能表示，A错误；B．图b中反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，说明反应物的总键能大于生成物的总键能，B错误；C．图a表示放热反应，放热反应不加热不一定能发生，如C在O2中燃烧等；图b表示吸热反应，吸热反应不一定要加热才能发生，如氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，常温即可发生，C错误；D．图b表示吸热反应，氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，因此可以表示，D正确；故选D。 10．化学反应中的能量变化是化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： 下列说法正确的是（ ） A．N元素非金属性较强，故通常情况下N2不稳定，易发生化学反应 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ 【答案】C 【解析】A．N元素非金属性较强，但是氮氮三键的键能很大，故通常情况下N2很稳定，不易发生化学反应，A错误；B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能能直接生成NO，需要放电或高温，B错误；C．根据示意图可知断键吸收的总能量是946kJ+498kJ＝1444kJ，形成化学键放出的总能量是632kJ×2＝1264kJ，反应吸热，所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，C正确；D．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为1444kJ－1264kJ＝180kJ，D错误；答案选C。 【提升练】 1．我国向世界郑重承诺力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施不利于实现“碳中和”目标的是 A．持续加大化石能源的开发使用 B．倡导践行节能低碳的生活方式 C．扩大植树造林，增加绿色植被 D．研究二氧化碳的捕集和再利用 【答案】A 【解析】A．化石能源的开发使用，会释放大量的二氧化碳，不利于实现“碳中和”目标，故选A；B．倡导践行节能低碳生活方式对实现"碳中和有直接贡献，利于实现“碳中和”目标，B不选；C．植树造林增加绿色植被对实现“碳中和"具有直接贡献，利于实现“碳中和”目标，C不选；D．将二氧化碳捕集和再利用，直接减少了二氧化碳，利于实现“碳中和”目标，D不选； 故选A。 2．NO2与SO2之间能发生反应：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H1= -41.8kJ/mol 。标准状况下 SO2(g)+NO2(g)SO3(s)+NO(g) △H2= - QkJ/mol  。下列有关说法正确的是（ ） A．Q<41.8kJ/mol B．增大压强能使SO2全部转化为SO3 C．SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明该反应到达平衡状态 D．标准状况下，该反应中每生成22.4L NO转移电子的数目约等于 【答案】D 【解析】A．根据  SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H1= -41.8kJ/mol  ，可知在常温、常压下1molSO2反应放出41.8kJ的能量，则标准状况下1molSO2反应放出的能量大于41.8kJ，所以Q>41.8kJ/mol，故A错误；B．可逆反应，转化率不可能达到100%，增大压强不可能使SO2全部转化为SO3，故B错误；C．SO2的生成速率和NO的消耗速率相等，不能说明正逆反应速率相等，反应不一定达到达平衡状态，故C错误； D．SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) 反应中，N元素化合价由+4降低为+2，标准状况下，该反应中每生成22.4L NO转移电子的数目约等于(22.4L/22.4L/mol)×2×6.02×1023=2×6.02×1023 ，故D正确；选D。 3．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是（ ） A．反应生成1molN2时转移4mole- B．反应物能量之和大于生成物能量之和 C．1molN2O(g)和1molNO如图中完全反应放出139kJ能量 D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和 【答案】A 【解析】A．化学方程式：N2O＋NO == N2＋NO2，N2~2e-，生成1 mol N2时转移电子2 mol，故A错误；B．根据能量变化图，反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应属于放热反应，故B正确；C．根据能量变化图，N2O(g)＋NO(g) == N2(g)＋NO2(g)  ΔH=(209－348) kJ·mol−1=－139 kJ·mol−1，故C正确；D．断键吸收能量，成键释放能量，此反应是放热反应，因此断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，故D正确。故选A。 4．由于化石燃料的长期大量消耗，传统能源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法，其反应过程如下： 已知反应1：SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)==2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH<0 反应2：H2SO4(aq) ==SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g) ΔH>0 反应3：2HI(aq)==I2(g)+H2(g) ΔH>0 下列说法错误的是（ ） A．该过程实现了将太阳能转化为化学能 B．该过程降低了水分解制氢反应的活化能，可加快反应速率 C．热化学硫碘循环分解水的总反应为2H2O==2H2↑+O2↑ D．升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大 【答案】D 【解析】A.由图可知，总反应为2H2O=2H2+O2，该过程中利用太阳能使化学反应发生，实现了将太阳能转化为化学能，故A正确；B．该过程利用SO2(g)和I2(g)作催化剂，改变反应进行途径，降低了水分解制氢反应的活化能，可加快反应速率，故B正确；C．反应1+反应2+反应3得H2O(l)==H2(g)+1/2O2(g)，即是2H2O==2H2↑+O2↑，故C正确；D．由于反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，而反应Ⅱ、Ⅲ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，故D错误；故选D。 5．化学反应总是伴随着能量的转化，给世界带来了生机和光明。 （1）冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种作用。 ①制作冷敷袋可以利用 。(填字母) a．放热的化学变化     b．吸热的化学变化      c．放热的物理变化     d．吸热的物理变化 ②某品牌冷敷袋是利用十水合碳酸钠(Na2CO3·10H2O)与硝酸铵在一定条件下反应起作用的，该反应过程中有两种气体产生。反应的化学方程式为 。该冷敷袋的缺点是 。 （2）市场出现的“暖贴”中主要成分是铁粉、炭粉、少量氯化钠和水等，“暖贴”用塑料袋密封，使用时从塑料袋中取出轻轻揉搓就会释放热量，用完后袋内有大量铁锈生成。 ①“暖贴”中炭粉的作用是 。 ②产生大量铁锈的主要原因是 。 （3）氢能是发展中的新能源，与汽油相比，H2作为燃料的优点是 。H2直接燃烧的能量转换率 (填写“高于”或“等于”或“低于”)燃料电池。 【答案】（1）b、d Na2CO3·10H2O+2NH4NO3==2NaNO3+NH3↑+CO2↑+11H2O 使用的硝酸铵具有一定危险性，产生氨气具有刺激性气味 （2）炭粉、铁粉和氯化钠溶液构成原电池，炭粉作正极 铁在负极失去电子被氧化成Fe2+，与正极生成的OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈 （3）污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等 低于 【解析】（1）①制作冷敷袋，需要吸收外界能量，使环境温度降低，可以利用吸热的化学变化或吸热的物理变化，选bd。②Na2CO3•10H2O、硝酸铵反应有两种气体产生，生成的气体只能是氨气和二氧化碳，反应的化学方程式为Na2CO3·10H2O+2NH4NO3==2NaNO3+NH3↑+CO2↑+11H2O。硝酸铵受撞击易发生爆炸，该冷敷袋的缺点是使用的硝酸铵具有一定危险性，产生氨气具有刺激性气味。 （2）①铁粉、炭粉、少量氯化钠溶液构成原电池，铁为负极、碳粉为正极，铁发生吸氧腐蚀，“暖贴”中炭粉的作用是作正极。②铁粉、炭粉、少量氯化钠溶液构成原电池，铁在负极失去电子被氧化成Fe2+，与正极生成的OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈。 （3）H2作为燃料的优点是污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等。原电池能提高能量利用率，H2直接燃烧的能量转换率低于燃料电池。 6．回答下列问题： （1）为了研究化学反应A+B==C+D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题： ①该反应为______________反应(填“放热”或“吸热”)。 ②A和B的总能量比C和D的总能量___________(填“高”或“低”)。 ③反应物化学键断裂吸收的能量____________(填“大”或“小”)于生成物化学键形成放出的能量。 （2）已知拆开1molH－H键、1molN－H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________。 （3）向1L1mol/L的NaOH溶液中加入下列物质：①浓H2SO4；②稀硝酸；③稀醋酸，恰好完全反应的热效应为△H1、△H2、△H3，则三者由小到大顺序为____________。 （4）丙烷燃烧可以通过以下两种途径： 途径I：C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-akJ/mol 途径II：C3H8(g)==C3H6(g)+H2(g) ΔH=+bkJ/mol 2C3H6(g)+9O2(g)==6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ckJ/mol 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-dkJ/mol(a、b、c、d均为正值) 判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量____(填“大于”、“等于”或“小于”)途径II放出的热量。 【答案】（1）放热     高     小 （2）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    ΔH=-92kJ•mol-1 （3）△H1＜△H2＜△H3 （4）相等 【解析】（1）①由于发生反应A+B==C+D，U型管中甲处液面下降乙处液面上升，根据气体具有热胀冷缩的性质可以判断该反应为放热反应；②由于A+B=C+D的反应为放热反应，所以A和B的总能量比C和D的总能量高；③化学反应中旧键断裂吸收能量，新键生成放出能量，该反应为吸热反应，则反应物化学键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量；故答案为：小； （2）N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ，ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92 kJ/mol；即N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    ΔH=-92kJ•mol-1； （3）强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H＋(aq)十OH－(aq)=H2O △H=-57.3 kJ/mol，分别向1L1mol/L的NaOH溶液中加入①浓H2SO4；②稀硝酸；③稀醋酸，醋酸的电离吸热，浓硫酸溶于水放热，恰好完全反应时的放出的热量为①>②>③，所以△H1<△H2<△H3； （4）根据盖斯定律，丙烷作为燃料不管是一步完成还是分多步完成，反应物和产物的能量是一定的，所以两途径的焓变值一样，放出的热量一样，故答案为：相等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$